大脑是如何清理代谢废物的

1、中枢神经系统对周围环境的波动也非常敏感，所以身体需要以某种方式清除细胞垃圾，这就是大脑的类淋巴系统( glymphatic system )的作用。在这个基于大脑的垃圾处理系统被发现之前，科学家们认为每个细胞都能处理自己的代谢碎屑。如果随着年龄的增长，细胞系统超载或变慢，细胞间的代谢产物就会堆积起来。这些垃圾产品包括 β -淀粉样蛋白——一种与阿尔茨海默氏症相关的蛋白质。

2、大脑神经胶质“glymphatic”一词是由发现该系统的丹麦神经学家迈肯·内德加德( Maiken Nedergaard )创造的。这个名字是指胶质细胞，这是至关重要的废物清除系统。与神经元相比，胶质细胞的覆盖范围相对较小，尽管它们在大脑中的数量也一样多。长期以来，人们一直认为它们不过是一些不起眼的支持细胞，但现在它们受到了更高的重视。

3、神经胶质保护、滋养和隔离神经元。它们也在免疫系统中发挥作用，就像我们现在知道的，在类淋巴系统( glymphatic system ) 中发挥作用。特别是一种叫做星形胶质细胞的胶质细胞非常重要。这些细胞上的受体被称为 水通道蛋白-4，它们允许脑脊液进入中枢神经系统，从而形成一股电流，使液体流经各个系统。

4、睡眠的重要性在发现这个系统之后，研究人员在老鼠身上进行了一系列实验，以更好地理解这个系统是如何工作的，以及它在什么时候最活跃。这个团队特别关注睡眠和老年痴呆症。该项研究发现，动物在睡觉时，大脑的 glymphatic 系统最为繁忙。他们发现，当老鼠睡觉时，间隙的体积增加了60%。体积的增加也促进脑脊液和间质液的交换，加速淀粉样蛋白的清除。他们得出的结论是：睡眠的恢复功能可能是增强清除在清醒状态(中枢神经系统)中积累的潜在神经毒性废物的结果。

5、这项早期的研究引发了一波新的研究浪潮，最近的一项研究中研究人员观察了高血压对 glymphatic 系统功能的影响。随着时间的推移，高血压会导致血管失去弹性，变得越来越僵硬。由于动脉壁有规律的脉动驱动着淋巴系统，这种硬化阻碍了它的功能。利用高血压小鼠模型，科学家证明高血压引起的动脉硬化确实干扰了垃圾处理系统的工作方式；它阻止垃圾处理系统有效地清除大脑中的大分子，如 β -淀粉样蛋白。这一发现可能有助于解释为什么科学家发现血压升高与认知能力下降和痴呆症之间存在联系。

6、帕金森病帕金森病是另一种以大脑中蛋白质积聚为特征的疾病。在这种情况下，蛋白质是 α -突触核蛋白。这使得一些研究人员想知道，这里是否也涉及到 glymphatic 系统。在帕金森氏症中，大脑中的多巴胺通路受到破坏。这些通路在睡眠-觉醒周期和昼夜节律中起着重要作用；因此，帕金森患者经常会出现睡眠障碍。睡眠模式的紊乱可能会阻碍对 α -突触核蛋白等碎片的糖基化清除，帮助它们在大脑中堆积。

7、脑外伤慢性创伤性脑病是由于头部反复受到打击所致；它曾被称为“醉拳综合症”，因为它发生在拳击手身上。症状包括失忆、情绪变化、困惑和认馆嗳髀姐知能力下降。一些研究人员认为，脑外伤引起的脑胶质系统紊乱可能会增加罹患慢性创伤性脑病的风险。在遭受创伤性脑损伤后，睡眠开始困难和睡眠维持困难是最常见的症状之一。正如我们所看到的，这干扰了蛋白质在睡眠期间在间质空间上的糖基化清除。与此同时，这些类型的损伤会导致水通道蛋白-4 通道(星形胶质细胞上对糖基化清除至关重要的重要受体)的重新定位，阻碍垃圾蛋白从组织间隙清除。这一系统的破坏可能在解释创伤性脑损伤与后来神经退行性病变之间关系的链条上提供一个重要的环节。

8、糖尿病除了在神经系统疾病中可能扮演的角色外，一些研究人员还研究了糖代谢系统紊乱可能与糖尿病症状之间的关系。糖尿病可以影响一系列的认知功能，无论是在疾病发展的早期，还是以后。一些研究人员提出疑问，这里是否也涉及到 glymphatic 系统。一项在老鼠身上进行的研究使用核磁共振成像扫描来观察脑脊液在海马体中的运动，海马体是大脑中参与形成新记忆的部分。科学家们发现，在患有 2 型糖尿病的小鼠中，脑脊液的清除速度“慢了三倍”。他们还发现了认知缺陷和 glymphatic 系统受损之间的关系——如果垃圾没有清理干净，思维能力就会受到阻碍。

9、年龄增长随着年龄的增长，一定程度的认知能力下降几乎是不可避免的。其中涉及的因素很多，一些科学家认为， glymphatic 系统可能发挥了作用。先前一项研究调查了小鼠衰老时的糖皮质系统的效率：发现“效率显著下降”。glymphatic 系统在疾病和衰老中的作用，减少活动中随着年龄的增长可能会导致过度磷酸化蛋白质的积累,增加神经退行性疾病的风险，也许会加重认知功能障碍。